Zdá se agenturou NASA stanovený rok 2034 daleko? Sonda nesoucí speciální robotický dron odstartuje k Saturnu ze Země v roce 2026, tedy zhruba za sedm let. Těchto sedm let bude samozřejmě věnováno pečlivé přípravě mise, konstrukci a testování sondy. Celkové náklady na tento projekt by neměly překročit částku ve výši jedné miliardy dolarů. Dalších osm let bude trvat let sondy ke vzdálené obří planetě Saturn a k jejímu měsíci Titanu, pravděpodobně jako obvykle gravitačně urychlený pomocí průletů kolem některých jiných planet.

Všechny dosavadní výpravy ke vzdáleným obřím planetám Sluneční soustavy a jejich měsícům přitom trvaly srovnatelnou dobu. Měsíc Titan je zároveň doposud od Země nejvzdálenějším vesmírným tělesem, na kterém kdy přistála lidmi vyrobená kosmická sonda (šlo o evropský přistávací modul Huyghens, který se nám z povrchu Titanu ohlásil v roce 2004).

Vidíme tedy, že jde o misi opět zhruba na hranici našich současných možností, které nebývají příliš časté. Po výpravě sondy New Horizons, která o Vánocích roku 2016 proletěla kolem Pluta, se navíc zatím neplánují další podobné mise k Uranu, Neptunu nebo Plutu. Oblast Saturnu tak bude po další zhruba dvě dekády pravděpodobně jakousi "poslední hranicí planetárního výzkumu", kde bude aktivně operovat nějaká lidmi vyrobená kosmická sonda.

Pokud jde o technický charakter mise Dragonfly, půjde o jeden z mála létajících přístrojů dosud lidmi vyslaných na jiná tělesa Sluneční soustavy, resp. do jejich atmosfér. V červnu roku 1985 tuto tradici zahájily dva francouzsko-sovětské balóny, vypuštěné kosmickými sondami Vega 1 a 2 do atmosféry Venuše. Zde ve výškách kolem 50 kilometrů urazil každý z nich asi 11 tisíc kilometrů. Během asi dvou až tří dnů svého letu přístroje na palubách balóny monitorovaly spoustu důležitých veličin a vlastností atmosféry Venuše.

Helikoptéry, kluzáky a robotické včely pro Mars

V tradici létajících přístrojů operujících v atmosférách jiných planet bude již brzy pokračovat malá marsovská helikoptéra (Mars Helicopter Scout), která v roce 2021 dorazí na Mars jako součást mise nového amerického roveru s názvem Mars 2020. Mars Helicopter Scout bude vůbec první helikoptérou a vlastně i prvním strojem těžším než vzduch, létajícím v atmosféře jiné planety než Země.

Půjde vlastně jen o technologický demonstrátor o hmotnosti 1,8 kilogramu poháněný solárními panely, se dvěma protiběžnými souosými rotory o průměru 1,2 metru, který neponese prakticky žádné vědecké přístroje ve vlastním slova smyslu. Na palubě bude mít jen dvě kamery, které budou pořizovat barevné snímky s vysokým rozlišením, a vysílač, který bude zajišťovat přenos dat mezi helikoptérou a mateřským roverem.

Mars Helicopter Scout by měl během zhruba měsíce své činnosti vzlétnout celkem pětkrát a denně by měl být ve vzduchu jednou, maximálně po dobu 1,5 minuty. Během tohoto času by měl uletět maximálně 600 metrů. Pohyboval by se většinou ve výškách do 10-15 metrů. Z právě popsaného je zřejmé, že Mars Helicopter Scout bude operovat v poměrně těsné blízkosti mateřského roveru. Jelikož je marsovská atmosféra asi 100x řidší než atmosféra Země, musejí se rotory minihelikoptéry otáčet rychlostí asi 2 400 otáček za minutu, tedy zhruba desetkrát rychleji, než běžné rotory helikoptér na Zemi.

NASA má však v potenciální záloze ještě další verzi malých létajících dronů pro Mars, jakési robotické včely, Marsbees, na kterých s ní spolupracují mj. japonští odborníci. Jak název napovídá, tyto stroje by se měly pohybovat v extrémně řídké atmosféře Marsu pomocí mávání relativně velkých křídel. Robot o velikosti čmeláka s křídly cikády by mohl generovat dostatečný vztlak, připomínal by však celkově spíše kolibříka.

Tito malí roboti by mohli například kooperativně shromažďovat vzorky, provádět podrobná mapování nebo atmosférická měření díky různým integrovaným senzorům. Robovčely by se však pravděpodobně musely dobíjet z energetických zásob mateřského roveru, čili by se od něj také příliš nevzdalovaly.

Existuje však spousta dalších konceptů létajících robotů pro Mars, z nichž velká část má charakter malých motorových kluzáků. Na rozdíl od stroje typu Mars Helicopter Scout však zatím ještě nedostaly skutečnou "letenku" na Mars a nedostaly se daleko za hranice konceptu či teoretického modelu.

Oktokoptéra Dragonfly na Titanu

Nutno říci, že na každém tělese Sluneční soustavy panují jiné (nejen atmosférické) podmínky, a proto létající stroj speciálně určený pro určité těleso musí vypadat jinak, zároveň bude pracovat poněkud jiným způsobem. Atmosféra na Marsu je velmi řídká, a proto příslušné marsovské drony budou muset být velmi lehké. Také jejich vrtule či jiné vznosné plochy budou muset mít dostatečně velkou plochu a rotovat dostatečně velkou rychlostí, aby mohly stroje létat.

Oproti tomu je na povrchu Titanu atmosférický tlak zhruba o 45 procent větší než na Zemi a atmosféra dokonce čtyřikrát hustší. Panuje zde také sedmkrát nižší gravitace než na Zemi (Titan je o trochu větší než planeta Merkur nebo náš Měsíc), proto udržet se ve vzduchu zde bude mnohem lehčí. Dokonce i lidé by zde mohli vzlétnout pomocí vlastních sil, pokud by si na Titanu nasadili křídla.

Dron o poměrně velké hmotnosti téměř 500 kilogramů bude, pokud jde o pohon, vybaven čtyřmi symetricky rozmístěnými dvojitými souosými rotory, v jejichž rámci se budou otáčet dvě protiběžné vrtule o průměru jeden metr. Celkem tedy bude dron ve vzduchu udržován a poháněn pomocí osmi malých rotorů - fakticky půjde o oktokoptéru.

zdroj: NASA

Dragonfly se od svrchního krytu na padáku přistávající sondy oddělí v poslední fázi sestupu na povrch Titanu. Sonda vzápětí po oddělení během pádu nastartuje motory a její první let začne tedy ještě před přistáním, které se uskuteční podle plánu v rovníkové lokalitě zvané Shangri-La, která je pokryta dunami.

Následující program sondy bude sestávat z kratších (až několikakilometrových) přeletů a několikadenních pauz následujících po přistání ve vybraných lokalitách, kde bude dron provádět podrobné chemické analýzy, včetně vzorků z mělkých vrtů. Na rozdíl od přistávacího modulu Huyghens nebude činnost sondy Dragonfly příliš časově omezena, protože:

- na rozdíl od sondy Huyghens nebude dron Dragonfly posílat data "domů" na Zemi nepřímo, pomocí retranslace přes vesmírnou sondu, prolétávající kolem Titanu, ale pomocí speciální výkonné směrové antény přímo do pozemního řídícího střediska.

- dron Dragonfly bude mít na palubě výkonný a trvanlivý zdroj energie, kterým bude radioizotopový termální generátor (RTG), který by mohl sondě poskytovat potřebnou energii po dobu 2-3 let, podle její aktivity a skutečné spotřeby energie. Během celé mise by dron mohl urazit kolem 180 kilometrů. Typická rychlost se bude pohybovat kolem deseti metrů za sekundu.

Dnešní Titan jako "model" rané Země

Pokud jde o vědecký program "Vážky", masivní dron bude bohatě vybaven přístroji, které mu umožní pátrat po rozmanitých organických (tj. na uhlíku založených) sloučeninách na desítkách různých míst (od organických dun v místě Shangri-La až po dno impaktního kráteru Selk na konci cesty, kde kdysi mohla být přítomna voda v kapalném stavu, dále různé organické látky a přísun energie), včetně potenciálních stop mikroskopického života.

Pozornost bude věnovat sonda také výzkumu atmosféry, vlastnostem povrchu, ale i projevům předpokládaného vodního podpovrchového oceánu a obsahu přírodních nádrží s tekutými látkami. Na základě těchto dat se budou vědci snažit zjistit, jestli na Titanu existují podmínky a základní chemické stavební bloky vhodné ke vzniku života.

Podle dnes často přijímané představy totiž panují na Titanu v tomto směru poměry podobné situaci na rané Zemi. Studium organické chemie a chemických reakcí na Titanu nám tedy může říct mnohé i pokud jde o otázku, co mohlo předcházet vlastnímu vývoji života na Zemi.

Většina atmosféry Titanu je sice tvořena dusíkem, avšak v atmosféře i na povrchu jsou běžně přítomné uhlovodíky, jako např. metan. Uhlovodíky také občas prší z atmosféry na povrch tohoto měsíce. Protože zde vzhledem ke značné vzdálenosti Titanu od Slunce panují velmi nízké teploty (kolem -180 °C), povrch je často pokryt zmrzlými uhlovodíky, avšak někde se vyskytují i poměrně rozlehlá jezera a jezírka, tvořená metanem kapalným.

Celkově se dá říci, že Dragonfly nám poskytne unikátní, všestranný a velmi podrobný obrázek o poměrech na měsíci Titan.